Lista Pública de Trabalhos Acadêmicos

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Resumo A modelagem da atividade elétrica de células cardíacas é de grande interesse médico-científico. Este trabalho tem como objetivo avaliar uma metodologia baseada em Algoritmos Genéticos (AG) que visa ajustar automaticamente modelos da eletrofisiologia celular a dados experimentais. Esses problemas inversos são extremamente custosos computacionalmente. Dessa maneira, avaliamos a combinação de duas técnicas para acelerar a execução do AG: Computação Paralela e Metamodelos. O AG foi paralelizado usando o modelo clássico mestre-escravo. Além disto, foi implementado um metamodelo cujo objetivo é substituir a avaliação de indivíduos por estimativas menos custosas. O metamodelo é criado dinamicamente por um histórico de indivíduos já avaliados armazenados em uma base de dados, a qual foi implementada de duas formas: via lista contígua e via Kd-Tree. A execução paralela do AG em 20 processadores foi duas vezes mais rápida do que a execução em 10 processadores. A estrutura Kd-Tree acelerou as funções relacionadas ao armazenamento e busca na base de dados em até 4000 vezes, comparada à implementação via lista contígua. Foi possível estimar as aptidões de até 40% dos indivíduos via meta-modelo sem prejuízo da qualidade do ajuste de parâmetros, o que reduziu o tempo total de execução de 3h (sem metamodelo) para 2h.

Ano 2013

Orientador Rodrigo Weber dos Santos Co-Orientador Palavras-chave Eletrofisiologia Cardíaca, Algoritmo Genético, Metamodelo, Kd-Tree

Resumo Este trabalho apresenta um método para remalhamento de superfícies triangulares. O método obtem uma nova superfície de maneira que qualquer aresta está dentro de um intervalo predefinido [emin,emax]. A entrada do processo é uma malha de 2-variedade com geometria e topologia arbitrarias. O algoritmo proposto é iterativo e consegue ajustar automaticamente a quantidade de vértices e triângulos necessários através das operações estelares. Um filtro passa-baixa também é aplicado para retirar as altas frequências. O algoritmo gera uma malha triangular de 2-variedade, com os vértices distribuídos de maneira quase uniforme sobre a superfície de entrada. No fim do processo, praticamente todas as arestas estão dentro do intervalo. A malha dual desta malha triangular é uma malha trivalente. Este tipo de malha tem muitas aplicações em simulações de nano estruturas de carbono.

Ano 2013

Orientador MARCELO BERNARDES VIEIRA Co-Orientador Palavras-chave equalização do comprimento de aresta, operações estelares, remalhamento

Resumo A modelagem computacional da fisiologia cardíaca é uma ferramenta importante que auxilia o desenvolvimento de técnicas de tratamento e o diagnóstico de doenças cardíacas. A busca por modelos celulares mais realistas tem incentivado o uso de Cadeias de Markov para a modelagem de estruturas subcelulares, por exemplo, para os canais iônicos que permeiam a membrana celular. Porém, a presença de Cadeias de Markov nos modelos baseados em equações diferenciais ordinárias aumenta os custos computacionais de resolução numérica. Neste trabalho, avaliamos combinações de metodologias numéricas para a solução de tais modelos, de modo que o custo computacional adicionado por modelos de Markov seja atenuado por técnicas incondicionalmente estáveis, como o método de Uniformização, porém mantendo a utilização de tradicionais métodos condicionalmente estáveis, visando o baixo consumo em termos de memória RAM e a viabilização da simulação de complexos tecidos cardíacos.

Ano 2013

Orientador Rodrigo Weber dos Santos Co-Orientador Palavras-chave Eletrofisiologia Cardíaca, Modelagem Computacional, Equações Diferenciais Ordinárias, Métodos Numéricos, Cadeias de Margavá

Resumo Recentemente a modelagem computacional vem sendo utilizada para o entendimento de fenômenos complexos nas mais diversas áreas. A partir dos princípios físicos, matemáticos e do conhecimento sobre o problema, chega-se a um modelo matemático, que descreve o fenômeno de interesse. A solução exata do modelo pode ser muito difícil de ser encontrada ou pode não existir. Então são usados métodos numéricos, para a resolução destas equações, como acontece em diversas aplicações em engenharia, biologia e física. A solução numérica da maioria dos modelos é extremamente custosa devido à alta resolução espacial e temporal exigida. Em geral, os métodos numéricos mais utilizados para a solução destes problemas são o método dos elementos finitos (MEF) e o método dos volumes finitos (MVF). Uma alternativa é o uso do método de Lattice Boltzmann (MLB), o qual tem sido cada vez mais utilizado para simulação de problemas complexos de dinâmica dos fluidos. O objetivo deste trabalho é apresentar a aplicação do método de Lattice Boltzmann aos problemas de dinâmica dos fluidos e atividade elétrica do coração, assim como avaliar o seu desempenho em ambientes de computação paralela recentes.

Ano 2013

Orientador BERNARDO MARTINS ROCHA Co-Orientador Palavras-chave simulação de fluidos, reação-difusão, método de Lattice Boltzmann, eletrofisiologia cardíaca

Resumo O presente trabalho apresenta um estudo sobre Redes Neurais Artificiais com enfoque em redes com processamento temporal. Inicialmente, é feita uma introdução do conceito de redes neurais, sua motivação inicial e o embasamento biológico quando se trata da origem do estudo dos neurônios artificiais. As principais topologias de redes neurais e principais classificações são descritas de uma maneira genérica. Estudou-se nesse trabalho duas topologias diferentes para tratamento temporal de dados: a Time-lagged Feedforward Network e a Time Delay Neural Network. Além disso, duas redes neurais recorrentes também são apresentadas, a Rede de Elman e a Rede de Jordan. Apresenta-se duas variações do algoritmo de aprendizado supervisionado Backpropagation para treinamento dessas topologias. Ao final, espera-se que o estudo do modelos permita uma avaliação comparativa resultando na identificação dos modelos adequados de acordo com a necessidade de cada problema.

Ano 2013

Orientador Raul Fonseca Neto Co-Orientador Palavras-chave Inteligência Artificial, Redes Neurais Artificiais, Processamento Temporal, Backpropagation, Redes Recorrentes, Time Delay Neural Network,Time-lagged Feedforward Network, Rede de Elman, Rede de Jordan

Resumo A hipertermia é amplamente utilizada no tratamento de câncer para destruir tumores. A ideia principal da hipertermia é aquecer uma região específica, como um tumor, de modo que acima de um limiar de temperatura as células tumorais sejam destruídas. Isto pode ser realizado por diversas técnicas de fornecimento de calor e a utilização de nanopartículas magnéticas, que geram calor quando um campo magnético alternado é aplicado, é atualmente uma técnica promissora. No presente trabalho, a equação de Pennes de bio-transferência de calor é adotada para modelar a ablação térmica de tumores, no contexto de nanopartículas magnéticas. O método das diferenças finitas explícito é empregado para resolver as equações. No entanto, uma grande quantidade de computação é necessária para este propósito. Portanto, este trabalho também apresenta uma primeira tentativa de melhorar o desempenho usando OpenMP, uma API de programação paralela. Os resultados experimentais foram bastante animadores: speedups de cerca de 35 foram obtidos em uma máquina de 64 cores.

Ano 2013

Orientador Felipe dos Santos Loureiro Co-Orientador Palavras-chave Hipertermia, Biotranferência de Calor, Nanopartículas Magnéticas, OpenMP, Método das Diferenças Finitas

Resumo Fase aos desafios atuais dos sistemas industriais, que necessitam operar de forma econômica, eficiente e sustentável, novos procedimentos e estratégias para o controle destes processos estão sempre em busca de inovações. Esta situação motivou e direcionou o objetivo do presente trabalho que foi utilizar ferramentas abertas, inovadoras, de utilização atual na indústria, para desenvolver um módulo laboratorial, com características multivariáveis, emulando a ambiência industrial, no que tange às dinâmicas das malhas selecionadas. Foram utilizados o protocolo de comunicação digital "OLE for Process Control - OPC" e software " Free and Open Source Software - FOSS" Scilab, ambas ferramentas de código aberto. O protocolo OPC é específico para ambientes industriais, agregando qualidades que propiciam o gerenciamento e controle de um sistema em tempo real com eficiência e qualidade. E o software Scilab, uma ferramenta FOSS que, dentre suas diversas funcionalidades, permite o desenvolvimento e a comunicação de um supervisório para um sistema físico, interagindo através do protocolo de comunicação OPC. Para o alcance da proposta foi desenvolvido um módulo laboratorial multivariável para controle de processos, que permitiu a modelagem e o controle de um sistema composto por malhas de nível e temperaturas, comuns no meio industrial. Foi ainda desenvolvido um ambiente supervisório amigável que contempla técnicas diferenciadas de controle para o controlador "Proportional Integral Derivative - PID", além de análise e controle de dinâmicas monovariáveis e multivariáveis do sistema.

Ano 2013

Orientador Flávio de Souza Barbosa Co-Orientador Palavras-chave

Resumo Diante do problema de se criar robôs autônomos para execução de tarefas e solução de problemas, várias arquiteturas e estratégias foram propostas. Dentre essas abordagens, destaca-se atualmente a robótica baseada em comportamento, metodologia derivada da arquitetura Subsumption. Esse trabalho descreve brevemente s arquitetura Subsumption e anteriores, apresenta a robótica baseada em comportamento para então elaborar uma implementação na linguagem C a partir dessa metodologia para o Futebol de Robôs, um problema que apresenta alto dinamismo e complexidade.

Ano 2013

Orientador Raul Fonseca Neto Co-Orientador Palavras-chave robótica, robótica baseada em comportamento, futebol de robôs

Resumo Após 2 (dois) anos de desenvolvimento, com a participação de 1 (um) coordenador e 3 (três) colaboradores, a estrutura do Web-Based System Dynamics Simulator (WSDS) apresentou sinais de que não poderia seguir em frente, devido à falta de boas práticas de programação de software, o que inviabilizava a sua manutenção. No contexto dessa ferramenta de simulação web, o presente trabalho aborda a implementação de melhorias essenciais a ela, de forma que o acesso simult^aneo de usuários seja melhor aproveitado, uma maior variedade de métodos diferenciais seja aplicada e a manutenibilidade da ferramenta seja garantida com a utilização de padrões de projetos, realizando-se portanto, a sua reengenharia. Criada na década de 60, como sendo uma subcategoria da Teoria de Sistemas, a Dinâmica de Sistemas (DS) ganhou destaque em uma matéria lecionada no Massachusetts Institute of Technology (MIT). A facilidade de visualização de complexos sistemas através da abordagem gráfica da DS despertou muito interesse na época, e após algumas décadas, começaram a surgir softwares que uniram a esta abordagem o poder computacional. Até então, tais softwares permitiam a modelagem através de uma linguagem gráfica, enfatizando o caráter intuitivo da modelagem visual. Para solucionar essa limitação, em 2001 foi criada uma linguagem textual para modelagem, juntamente com ferramentas de simulação que demandavam um processo de compilação do modelo para obtenção de um código executável. Em uma diferente vertente, surgiu no ano de 2011, o WSDS, que a partir dessa linguagem textual gera, de forma interpretada, a simulação computacional, possibilitando uma interação do usuário com o processo de simulação.

Ano 2013

Orientador CIRO DE BARROS BARBOSA Co-Orientador Palavras-chave Teoria de Sistemas, Dinâmica de Sistemas, Simulação Computacional,Padrões de Projetos

Resumo O atual cenário comercial é marcado por um ambiente bastante competitivo, onde as empresas necessitam descobrir novos métodos para conduzir seus negócios com sucesso. O acesso e a organização das informações colocam-se neste cenário como um fator essencial para a sobrevivência e crescimento de qualquer organização. A informação é um recurso tratado pelas empresas como meio de contribuir, efetivamente, para a melhoria dos resultados organizacionais. A ausência destas informações, geralmente, resulta em planejamento e estratégias inadequadas, gerando custos desnecessários, lucratividade abaixo do esperado e perda de mercado e competitividade. O conhecimento, principalmente em relação aos clientes, é fundamental para as empresas ampliarem seus mercados. No entanto, observa-se que várias empresas não adotam medidas para coleta e utilização de dados como meio de fomentar o planejamento estratégico de seus negócios. Neste sentido, este trabalho apresenta uma abordagem para possibilitar às empresas capturar e organizar informações obtidas das transações comerciais realizadas com seus clientes, baseada no processo de emissão de notas fiscais. Para tanto, o trabalho apresenta e define uma arquitetura computacional para coleta e gestão dessas informações. Para testar a eficácia da metodologia proposta, apresenta-se um estudo de caso com dados reais de uma empresa.

Ano 2013

Orientador EDMAR WELINGTON OLIVEIRA Co-Orientador Palavras-chave Planejamento estratégico, gestão da informação e tecnologia da informação

Resumo O presente trabalho apresenta, inicialmente, conceitos relativos à mineração de dados e, em seguida, detalha um estudo comparativo de alguns métodos particionais e baseados em modelo da análise de agrupamento. O objetivo desse estudo é avaliar o comportamento dos métodos quando submetidos a características distintas de bases de dados, variando os números de amostras, de atributos e de classes. Outro interesse está em verificar a influência de técnicas de padronização dos dados nos resultados ?nais obtidos por cada método de agrupamento. Foram utilizados quatro métodos de agrupamentos: K-means e K-medoid implementados especialmente para este trabalho e K-means e o método de Maximização de Expectativas (EM) disponíveis para uso acadêmico no sistema WEKA. Todos os algoritmos foram submetidos a diversos testes, com seis bases de dados tradicionais, de forma a verificar suas acurácias de predição e seus desempenhos. Finalizando, avalia-se a eficácia dos métodos usados nesse trabalho, bem como, identifica-se quais deles são adequados para cada base de dados em questão, visto que os resultados em análise de agrupamento dependem bastante do problema apresentado.

Ano 2013

Orientador Custódio Gouvêa Lopes da Motta Co-Orientador Palavras-chave Mineração de dados, análise de agrupamento, K-means, K-medoid, Maximização de Expectativas

Resumo As técnicas de ocultar informações em arquivos digitais são definidas como esteganografia. Dentre as várias conhecidas, aquela que faz uso de imagens vem despertando bastante interesse da comunidade científica, dada a popularização dos diversos dispositivos de captura de imagens, bem como a facilidade com que este tipo de arquivo pode ser distribuído na Web. Tendo em vista a possibilidade de que mensagens ocultas possam ser enviadas com propósitos ilícitos, como para planejamento de atentados terroristas, o desenvolvimento da esteganálise (abordagens com propósito de identificar este tipo de manipulação de arquivos) ganha força tanto no cenário acadêmico como no que se refere às suas aplicações. Esta monografia apresenta o desenvolvimento das principais abordagens utilizadas na detecção de informações ocultas, conforme a evolução das abordagens de esteganografia.

Ano 2013

Orientador STENIO SA ROSARIO FURTADO SOARES Co-Orientador Palavras-chave Esteganografia, esteganálise, análise digital

Resumo Os sistemas de controle de acesso à salas de aula, departamentos e laboratórios do Instituto de Ciências Exatas (ICE) da Universidade Federal de Juiz de Fora (UFJF) hoje em dia são feitos através do uso de claviculário manual e de porteiro eletrônico. Esses sistemas apresentam alguns problemas em relação a gerenciamento e portabilidade. O trabalho aqui proposto visa apresentar um sistema capaz de sanar esses problemas. Esse sistema consiste em duas entidades principais: um middleware e um servidor de autenticação. O middleware deve receber as informações de um usuário passadas através de uma tag RFID, montar uma mensagem de requisição e enviá-la de maneira segura via rede ethernet para o servidor de autenticação. Este, por sua vez, retorna uma mensagem ao middleware com a resposta à requisição. O sistema é centralizado em rede, de maneira que todos os locais em que o middleware for implementado fazem requisição ao mesmo servidor. Nesse trabalho são apresentados aspectos referentes ao desenvolvimento das duas entidades, à infraestrutura necessária para a implantação do sistema, uma estimativa de custos para ela e ainda um estudo sobre o overhead gerado pelo uso de criptografia para garantir segurança ao sistema.

Ano 2013

Orientador EDUARDO PAGANI JULIO Co-Orientador Palavras-chave Sistema de controle de acesso, middleware, seguranca, RFID

Resumo As redes sem fio são indispensáveis nos dias atuais, e a maioria dos dispositivos escolheram para esta tecnologia o padrão IEEE 802.11. Com o passar dos anos foram acrescentadas novas melhorias e novos aperfeiçoamentos, chegando à versão atual IEEE 802.11n. Para se adaptar ao meio de transmissão o padrão prevê a utilização de várias taxas de transmissões, pois trabalhos anteriores revelaram que é mais eficiente utilizar taxas baixas nos momentos de baixa qualidade do meio, e taxas altas quando houver pouca interferência e ruído. Entretanto, o IEEE apenas exige que os dispositivos possam se comunicar utilizando diversas taxas, deixando livre para os fabricantes a definição de um algoritmo que faça a escolha dinâmica da melhor taxa em determinado momento da transmissão. Para o problema em questão, foi proposto por Chaves et al [2013] um algoritmo chamado Cognitive Transmission Rate Adaptation (CogTRA), projetado para redes IEEE 802.11a/b/g. Entretanto, devido as novas funcionalidades do padrão IEEE 802.11n, a simples portabilidade do mecanismo não alcança o melhor desempenho. Por isto, é proposto neste trabalho o CogTRA HT: uma implementação baseada no CogTRA que realiza a escolha dinâmica da taxa de transmissão considerando as características específicas das redes IEEE 802.11n.

Ano 2013

Orientador LUCIANO JEREZ CHAVES Co-Orientador Palavras-chave Algoritmos cognitivos, Adapatação de taxa de transmissão, Redes sem fio IEEE 80211

Resumo Este projeto tem como objetivo principal a apresentação do desenvolvimento de um aplicativo web, denominado Web Composer NCL, que permite aos usuários a criação e execução de aplicações para a TV Digital, assim como possibilita a exportação do código NCL proveniente da criação do projeto.

Ano 2013

Orientador MARCELO FERREIRA MORENO Co-Orientador Palavras-chave

Trabalho	Autor	PDF	Extras
METAMODELOS E ALGORITMOS GENÉTICOS PARA A RESOLUÇÃO DE UM PROBLEMA INVERSO DE ELETROFISIOLOGIA CARDÍACA	Gustavo Montes Novaes
PITERATIVE METHOD FOR EDGE EQUALIZATION OF TRIANGULAR MESHES	João Vitor de Sá Hauck
MÉTODOS NUMÉRICOS APLICADOS A MODELOS COMPLEXOS DA FISIOLOGIA DE CÉLULAS CARDÍACAS	Johnny Moreira Gomes
SIMULAÇÕES COMPUTACIONAIS DE ESCOAMENTO DE FLUIDOS E PROBLEMAS DE REAÇÃO-DIFUSÃO ATRAVÉS DO MÉTODO DE LATTICE BOLTZMANN	Joventino de Oliveira Campos
REDES NEURAIS ARTIFICIAIS COM PROCESSAMENTO TEMPORAL: UM ESTUDO SOBRE REDES ESTÁTICAS TEMPORAIS, REDES RECORRENTES E APLICAÇÕES	Karen Braga Enes
UMA IMPLEMENTAÇÃO NUMÉRICA PARALELA PARA SIMULAÇÃO DE NECROSE DE CÉLULAS TUMORAIS POR HIPERTERMIA LOCAL	Ruy Freitas Reis
APLICAÇÃO DO PROTOCOLO ABERTO OPC E DO FOSS SCILAB NO DESENVOLVIMENTO DE UM MÓDULO LABORATORIAL PARA CONTROLE DE PROCESSOS INDUSTRIAIS	Accacio Ferreira dos Santos Neto
ROBÓTICA BASEADA EM COMPORTAMENTO EM FUTEBOL DE ROBôS	Rafael Ribeiro de Carvalho
REENGENHARIA DE UM SIMULADOR DE DINÂMICA DE SISTEMAS COM APLICAÇÃO DE PADRÕES DE PROJETO	Brian Mazini Siervi
GESTÃO DA INFORMAÇÃO COMO ABORDAGEM PARA PLANEJAMENTO E ALINHAMENTO ESTRATÉGICO DE NEGÓCIOS	Alan Manso Oliveira
ANÁLISE COMPARATIVA DE MÉTODOS DE AGRUPAMENTOS	Raphael de Oliveira Paiva
UM ESTUDO SOBRE ABORDAGENS COMPUTACIONAIS DE ESTEGANOGRAFIA E ESTEGANÁLISE EM IMAGENS	Adriele Alvarenga Secundino
SISTEMA DE CONTROLE DE ACESSO UTILIZANDO DISPOSITIVOS EMBARCADOS	Thiago Moratori Peixoto
ADAPTAÇÃO COGNITIVA DA TAXA DE TRANSMISSÃO EM REDES IEEE 802.11N	Bruno Guimarães de Castro
WEB COMPOSER: UMA PROPOSTA DE FERRAMENTA WEB PARA AUTORIA E EXECUÇÃO DE APLICAÇÕES DE TV DIGITAL.	Diogo Cesar Souza Lopes

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